JP4906591B2 - Position detection device - Google Patents

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Description

本発明は、位置検知技術に係り、特に位置を常に高精度に検知することのできる位置検知技術に関する。   The present invention relates to a position detection technique, and more particularly to a position detection technique that can always detect a position with high accuracy.

位置検知装置として、人工衛星からの電波を利用して位置を検知するGPS、複数の無線LAN基地局あるいは携帯電話基地局からの電波の伝達時間あるいは電界強度を利用した位置検知装置、赤外線を利用した位置検知装置など様々な位置検知装置が開発されている。   As a position detection device, GPS that detects the position using radio waves from artificial satellites, a position detection device that uses radio wave transmission time or electric field strength from multiple wireless LAN base stations or mobile phone base stations, and uses infrared rays Various position detecting devices such as the position detecting device have been developed.

GPSを利用する位置検知装置は、GPS衛星からの電波を良好に受信できる場所においては、全世界どこでも誤差十数メートル以下の精度で位置を検知することができる。しかし、大きな建物の近く、建物の中、あるいは地下街などではGPS衛星の電波が受信できなかったり、マルチパスの影響により位置検知誤差が大きくなったりして、位置検知そのものができなくなることがある。   A position detection device using GPS can detect a position with an accuracy of an error of 10 meters or less anywhere in the world in a place where radio waves from GPS satellites can be received satisfactorily. However, GPS satellite radio waves may not be received near large buildings, in buildings, or underground shopping centers, or position detection errors may increase due to multipath effects, and position detection itself may not be possible.

屋内での位置検知を主目的に開発された無線LANの電波を利用した位置検知装置は、3点測量の原理を利用している。このため、3つ以上の無線LAN基地局からの電波を受信することができれば数メートル以下の精度で位置を検知することができる。しかしながら、3局以下の基地局からしか電波を受信できないエリア、あるいは無線LANのインフラ設備がない領域では精度が低下し、あるいは位置検知そのものが不能に陥いる。   A position detection device using radio waves of a wireless LAN developed mainly for indoor position detection uses the principle of three-point surveying. Therefore, if radio waves from three or more wireless LAN base stations can be received, the position can be detected with an accuracy of several meters or less. However, in areas where radio waves can be received only from three or less base stations, or areas where there is no wireless LAN infrastructure, the accuracy is reduced, or position detection itself is not possible.

そこで、複数の位置検知装置を利用してシームレスに位置を検知する装置が提案されている。例えば特許文献1には、位置検知装置の一般的な精度をもとに優先順位を決めておき、複数の位置検知装置で位置が検知できた場合には、最も優先順位の高い位置検知装置から出力された値を位置検知結果として出力している。   Thus, an apparatus that seamlessly detects positions using a plurality of position detection apparatuses has been proposed. For example, in Patent Document 1, the priority order is determined based on the general accuracy of the position detection device, and when the position is detected by a plurality of position detection devices, the position detection device with the highest priority order is used. The output value is output as the position detection result.

また、特許文献2には、各位置検知装置が通知している位置検知装置の精度をもとに最も位置検知装置の精度が高いものを選択することが示されている。
特開平10−281801公報 特開2001−235528公報
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228688 shows that the position detection device having the highest accuracy is selected based on the accuracy of the position detection device notified by each position detection device.
JP-A-10-281801 JP 2001-235528 A

前記特許文献1に示される技術では、最も優先順位の高い位置検知装置から出力された値を位置検知結果として出力している。このため、複数の位置検知装置で位置が検知できた場合においても、精度の高い位置を出力できるようになっている。しかし、前記優先順位は、位置検知装置の一般的な精度をもとに決定している。例えばGPSを用いた位置検知装置の一般的な精度は十数メートル程度である。   In the technique disclosed in Patent Document 1, a value output from a position detection device with the highest priority is output as a position detection result. For this reason, even when a position can be detected by a plurality of position detection devices, a highly accurate position can be output. However, the priority order is determined based on the general accuracy of the position detection device. For example, the general accuracy of a position detection device using GPS is about a few dozen meters.

しかしながら、前記精度は空が開けた場所における値である。前述のように建物の近くなどでは電波の遮蔽あるいはマルチパスの影響により一般的な精度よりもはるかに劣る位置精度でしか検知できない場合が多い。このため、GPSよりも優先順位が低い位置検知装置で検知した結果の方が精度が高い場合がある。   However, the accuracy is a value at a place where the sky is opened. As described above, in the vicinity of a building or the like, detection is often possible only with position accuracy far inferior to general accuracy due to the influence of radio wave shielding or multipath. For this reason, the result detected by the position detection device having a lower priority than GPS may have higher accuracy.

また、特許文献2に示される技術では、位置検知装置からの精度情報をもとに精度の優劣を判定することができる。しかしながら、前記特許文献1に開示される技術と同様に、位置検知装置が置かれた場所による精度の変化に対しては対応することができない。   In the technique disclosed in Patent Document 2, it is possible to determine the superiority or inferiority of accuracy based on accuracy information from the position detection device. However, similar to the technique disclosed in Patent Document 1, it is not possible to cope with a change in accuracy depending on a place where the position detection device is placed.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、複数の絶対位置検知装置の精度を評価して、最も高精度の絶対位置検知装置の検知出力を位置検知結果として出力することのできる位置検知技術を提供するものである。   The present invention has been made in view of these problems, and can evaluate the accuracy of a plurality of absolute position detection devices and output the detection output of the most accurate absolute position detection device as a position detection result. It provides position detection technology.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

それぞれ既知の位置から放射される複数の信号を受信して自己の絶対位置を検知する複数種の絶対位置検知装置と、所定期間内における自己の移動量を自己の相対位置の変化として検知する相対位置検知装置と、前記所定期間内における相対位置の変化の軌跡と前記所定期間内における前記絶対位置検知装置が検知した絶対位置の変化との類似度を、前記各種の絶対位置検知装置毎に計算する類似度算出部と、前記複数種の絶対位置検知装置のうち、最大の類似度を有する絶対位置検知装置の出力を選択して出力する出力切り替え部を備え、前記類似度算出部が計算した類似度が予め設定した閾値以下となったとき、前記類似度が閾値以下となる直前の絶対位置検知装置の検知出力を初期値とした前記相対位置検知装置の出力を位置検知装置の検知出力とするとともに、前記閾値を時間経過とともに低下させる。 A plurality of types of absolute position detection devices that detect a plurality of signals radiated from known positions and detect their own absolute position, and a relative that detects the amount of movement of itself within a predetermined period as a change in the relative position of itself The degree of similarity between the position detection device and the relative position change trajectory within the predetermined period and the absolute position change detected by the absolute position detection device within the predetermined period is calculated for each of the various absolute position detection devices. a similarity calculation unit which, among the plurality of kinds of absolute position sensing device, e Bei an output switching unit for selecting and outputting the output of the absolute position detecting apparatus having the greatest similarity, the similarity calculating unit calculates When the similarity is less than or equal to a preset threshold, the output of the relative position detection device with the detection output of the absolute position detection device immediately before the similarity becomes less than or equal to the threshold as an initial value is used as the position detection device. With the detection output, thereby lowering the threshold over time.

本発明は、以上の構成を備えるため、複数の絶対位置検知装置の精度を評価して、最も高精度の絶対位置検知装置の検知出力を位置検知結果として出力することができる。   Since the present invention has the above configuration, it is possible to evaluate the accuracy of a plurality of absolute position detection devices and output the detection output of the most accurate absolute position detection device as a position detection result.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の位置検知装置13を説明する図である。図1において、8は絶対位置検知装置である。絶対位置検知装置は、既知の位置から発信される電磁波、光、超音波などの信号を受信し、受信した信号を利用して直接位置を検知する装置である。絶対位置検知装置としては、衛星測位を利用したGPS受信装置1,無線LAN基地局を利用した無線LAN位置検知装置2、携帯電話の基地局を利用した携帯電話による位置検知装置3、赤外線発信器を利用した赤外線位置検知装置などを挙げることができる。このほかに、超音波発信器を利用した位置検知装置、RFIDなどのように読み込んだID情報を元に位置を検知する装置を使用することができる。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a position detection device 13 according to the present embodiment. In FIG. 1, 8 is an absolute position detector. The absolute position detection device is a device that receives a signal such as an electromagnetic wave, light, or an ultrasonic wave transmitted from a known position, and directly detects the position using the received signal. As an absolute position detecting device, a GPS receiving device using satellite positioning 1, a wireless LAN position detecting device 2 using a wireless LAN base station, a position detecting device 3 using a mobile phone using a mobile phone base station, an infrared transmitter Infrared position detection device using the. In addition to this, it is possible to use a position detection device using an ultrasonic transmitter, or a device that detects a position based on ID information read, such as an RFID.

絶対位置検知装置は、発信器からの信号を直接受信できる場所においては高精度に位置を検知することができる。ところが、遮蔽物による信号の反射、あるいは遮蔽物による信号の減衰がある場所では精度が低下する。すなわち、遮蔽物のない空間では位置精度を推定することができる。しかし遮蔽物のある通常の空間では信号伝播の予測が困難であり位置検知装置単独で位置精度を推定することは困難である。   The absolute position detection device can detect the position with high accuracy in a place where the signal from the transmitter can be directly received. However, the accuracy is lowered in a place where the signal is reflected by the shielding object or the signal is attenuated by the shielding object. That is, the position accuracy can be estimated in a space without an obstruction. However, it is difficult to predict signal propagation in a normal space where there is an obstacle, and it is difficult to estimate position accuracy with the position detection device alone.

7は相対位置検知装置である。相対位置検知装置は、例えば慣性航法装置5で構成することができる。相対位置検知装置は、速度および進行方向などを検知し、時間積分により相対位置の変化を検知する装置である。例えば慣性航法装置5では、内蔵された加速度センサあるいはジャイロセンサにより速度および進行方向を検知し、出発点を基準として、積分処理により相対位置を検知することができる。   Reference numeral 7 denotes a relative position detection device. The relative position detection device can be constituted by an inertial navigation device 5, for example. The relative position detection device is a device that detects a speed and a traveling direction and detects a change in relative position by time integration. For example, in the inertial navigation apparatus 5, the speed and the traveling direction can be detected by a built-in acceleration sensor or gyro sensor, and the relative position can be detected by integration processing based on the starting point.

相対位置検知装置のその他の例としては、(1)カーナビゲーションシステムなどで広く用いられている、移動速度を車速パルスから求めジャイロを用いて方向を検知する手法、
(2)道路のテクスチャをカメラなどで読み込みテクスチャの流れより速度と進行方向を求める方法、(3)レーザレーダで壁や地面の3次元情報を読み込み、検知対象物体の移動伴う壁や道路形状の移動より速度や移動方向を検知する方法などが挙げられる。
Other examples of the relative position detection device include (1) a method widely used in a car navigation system and the like that detects a moving speed from a vehicle speed pulse and detects a direction using a gyro,
(2) The road texture is read with a camera etc., and the speed and direction of travel are obtained from the flow of the texture. (3) The 3D information of the wall and ground is read with the laser radar, For example, a method of detecting the speed and direction of movement rather than movement.

相対位置検知装置は短時間であれば出発地点を基準に高精度に相対位置を検知することができる。しかし、時間の経過と共に誤差が蓄積し精度が低下する。   The relative position detection device can detect the relative position with high accuracy based on the departure point for a short time. However, as time passes, errors accumulate and accuracy decreases.

14は類似度算出部であり、絶対位置検知装置1〜4のそれぞれが求めた移動軌跡と相対位置検知装置7が求めた移動軌跡の類似度を算出する。なお、類似度は、後述するように例えば、算出対象区間における前記絶対位置検知装置が求めた移動軌跡(例えば図3の35a)と相対位置検知装置が求めた移動軌跡(例えば図3の37a)とを、前記対象区間(図3の35,37)の始点において前記軌跡の接線ベクトルが一致するように重ね合わせたときに得られる両軌跡間の偏差の累積として計算することができる。   A similarity calculation unit 14 calculates the similarity between the movement trajectory obtained by each of the absolute position detection devices 1 to 4 and the movement trajectory obtained by the relative position detection device 7. As will be described later, the similarity is calculated by, for example, the movement locus obtained by the absolute position detection device (for example, 35a in FIG. 3) and the movement locus obtained by the relative position detection device (for example, 37a in FIG. 3) in the calculation target section. Can be calculated as the accumulation of deviations between the two trajectories obtained when the tangent vectors of the trajectories are overlapped at the starting point of the target section (35, 37 in FIG. 3).

9は切り換え信号生成部であり、前記算出した類似度をもとに、絶対位置検知装置1〜4および相対位置検知装置5のいずれで検知した位置情報を出力とするかを決定する切り替え信号を生成する。15は切り替え部であり、切り替え信号に基づき絶対位置検知装置1〜4および相対位置検知装置5からの出力の何れかを出力として選択する。   Reference numeral 9 denotes a switching signal generation unit, and based on the calculated similarity, a switching signal that determines whether the position information detected by the absolute position detection devices 1 to 4 or the relative position detection device 5 is output. Generate. Reference numeral 15 denotes a switching unit that selects one of outputs from the absolute position detection devices 1 to 4 and the relative position detection device 5 as an output based on the switching signal.

6は表示部であり、出力された位置情報を地図などに重ね合わせて表示する。11通信装置であり、検知した位置情報を通信回線を用いて外部の装置に伝送する。10は伝送された信号を受信するための通信装置である。12は管理端末であり、受信信号をもとに位置検知装置13を装着した者の位置あるいは移動軌跡を管理する。   Reference numeral 6 denotes a display unit that displays the output position information superimposed on a map or the like. 11 is a communication device, and transmits the detected position information to an external device using a communication line. Reference numeral 10 denotes a communication device for receiving a transmitted signal. A management terminal 12 manages the position or movement trajectory of the person wearing the position detection device 13 based on the received signal.

図2は、類似度算出部の処理および位置出力切り替え部の処理を説明する図である。処理の開始すると(ステップS20)、各位置検知装置(絶対位置検知装置1〜4および相対位置検知装置5)を用いて位置情報を取得する。なお、位置情報を取得する時刻は、この後に行う位置情報の類似性評価のために同一時刻が望ましいが、前後の取得データをもとに補間処理して同一時刻のデータとしてもよい(ステップS21)。次に、各位置検知装置の履歴データに最新データを追加するとともに最古データを削除する。これにより、位置情報の類似性評価のために使用する一定時間幅をもつ履歴データを取得することができる(ステップS22)。次に、ステップ22で作成した履歴データを用いて、相対位置検知装置7で検知した位置情報の履歴データと絶対位置検知装置1〜4のそれぞれで検知した履歴データの類似度を算出する(ステップS23)。   FIG. 2 is a diagram for explaining the processing of the similarity calculation unit and the processing of the position output switching unit. When the process is started (step S20), position information is acquired using each position detection device (absolute position detection devices 1 to 4 and relative position detection device 5). The time at which the position information is acquired is preferably the same time for the subsequent evaluation of the similarity of the position information. However, interpolation processing may be performed based on the previous and subsequent acquired data to obtain data at the same time (step S21). ). Next, the latest data is added to the history data of each position detection device and the oldest data is deleted. As a result, it is possible to acquire history data having a certain time width used for evaluating the similarity of position information (step S22). Next, using the history data created in step 22, the similarity between the history data of the position information detected by the relative position detector 7 and the history data detected by each of the absolute position detectors 1 to 4 is calculated (step S23).

ここで、図3は、絶対位置検知装置の代表であるGPSによる位置検知結果と、相対位置検知装置の代表である慣性航法装置による位置検知結果を示す図である。図3において38は実際に移動した移動経路。30はGPSを用いて検知した移動軌跡。31は慣性航法装置を用いて検知した移動軌跡である。なお、慣性航法装置の初期位置は、出発点32におけるGPSによる位置情報および方位情報を用いて初期化している。   Here, FIG. 3 is a diagram illustrating a position detection result by a GPS that is a representative of the absolute position detection device, and a position detection result by an inertial navigation device that is a representative of the relative position detection device. In FIG. 3, reference numeral 38 denotes a movement route actually moved. Reference numeral 30 denotes a movement trajectory detected using GPS. Reference numeral 31 denotes a movement locus detected using an inertial navigation device. Note that the initial position of the inertial navigation apparatus is initialized using position information and direction information obtained by GPS at the starting point 32.

GPS1による位置精度が良好な区間は、33、34、35であり、この区間では実際の移動経路38とほぼ一致した移動軌跡が検知されている。上記以外の区間では、移動軌跡は表示されているがマルチパスなどの影響で位置精度が悪く、実際の移動経路とは異なった移動経路が検知されている。   Sections with good position accuracy by GPS 1 are 33, 34, and 35, and in this section, a movement locus that substantially matches the actual movement path 38 is detected. In a section other than the above, the movement trajectory is displayed, but the position accuracy is poor due to the influence of multipaths, and a movement path different from the actual movement path is detected.

慣性航法装置5で求めた移動経路31は、出発点付近では実際の経路とほぼ一致した移動軌跡を示しているが、時間の経過と共に誤差が蓄積して位置精度が低下し、終点付近ではかなりの誤差が生じている。しかし、GPSによる精度の良い区間34でGPSにより求めた移動軌跡34aと同じ時刻に同じ区間36で慣性航法装置5により求めた移動軌跡36a、およびGPSによる精度の良い区間35でGPSにより求めた移動軌跡35aと同じ時刻に同じ区間37で慣性航法装置5により求めた移動軌跡37aは、それぞれ移動軌跡の形状が類似していることが判る。   The movement route 31 obtained by the inertial navigation apparatus 5 shows a movement locus that substantially matches the actual route in the vicinity of the starting point, but the error accumulates with time and the position accuracy decreases, and it is considerably close to the end point. The error is occurring. However, the movement trajectory 36a obtained by the inertial navigation device 5 in the same section 36 at the same time as the movement trajectory 34a obtained by GPS in the section 34 with high accuracy by GPS, and the movement obtained by GPS in the section 35 with high precision by GPS. It can be seen that the movement trajectories 37a obtained by the inertial navigation device 5 in the same section 37 at the same time as the trajectory 35a have similar movement trajectory shapes.

すなわち、相対位置検知装置による位置検知手法を用いる場合、出発位置から積分処理を行うため誤差が蓄積する。このため、現時点での位置情報のみを比較すると誤差は大きい。しかし、短期間における移動軌跡(例えば区間34と36)を比較すると、方位誤差に基づく移動軌跡の回転を除くと、移動軌跡の形状は類似している。つまり、短期間においては、絶対位置検知装置で検知した移動軌跡と相対位置検知装置で検知した移動軌跡とを回転を除いて比較することにより、相対位置検知装置の精度を評価することができる。   That is, when the position detection method using the relative position detection device is used, an error is accumulated because the integration process is performed from the starting position. For this reason, the error is large when comparing only the current position information. However, when comparing the movement trajectories in the short period (for example, sections 34 and 36), the shapes of the movement trajectories are similar except for the rotation of the movement trajectory based on the azimuth error. That is, in a short period, the accuracy of the relative position detection device can be evaluated by comparing the movement locus detected by the absolute position detection device and the movement locus detected by the relative position detection device, excluding rotation.

図4は、このようにして求めた移動軌跡の類似度を説明する図である。図4の例では、GPS受信装置が良好に利用できる屋外からGPS受信装置が利用できない屋内に移動し、最後にGPS受信装置が良好に利用できる屋外に移動する経路を移動したときの例である。なお、前記屋内では、部分的に無線LANによる位置検知装置あるいは赤外線による位置検知装置が利用できる環境を想定している。また、携帯電話の通話可能領域であり、携帯電話の基地局による位置検知も利用できることを想定している。   FIG. 4 is a diagram for explaining the similarity of movement trajectories obtained in this way. The example of FIG. 4 is an example when moving from an outdoor location where the GPS receiver can be used well to an indoor location where the GPS receiver is not available, and finally moving on a path moving outdoors where the GPS receiver can be used satisfactorily. . In addition, in the said indoors, the environment where the position detection apparatus by wireless LAN or the position detection apparatus by infrared rays can be utilized is assumed. In addition, it is assumed that the mobile phone can be used for communication and position detection by a base station of the mobile phone can be used.

なお、図4において、横軸は移動時の経過時間を表し、縦軸は前記類似度あるいは位置精度を表している。なお、類似度および位置精度は、値が多くになるに従って類似度および位置精度が高いことを表している。   In FIG. 4, the horizontal axis represents the elapsed time during movement, and the vertical axis represents the degree of similarity or position accuracy. The similarity and the position accuracy indicate that the similarity and the position accuracy increase as the value increases.

図4において、線40はGPS受信装置1による移動軌跡と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度を示す。同様に、線41は携帯電話による位置検知装置3による移動軌跡と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度を示す。また、線42は無線LAN位置検知装置2による移動軌跡と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度を示す。また、線43は赤外線位置検知装置4による移動軌跡と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度を示す。   In FIG. 4, a line 40 indicates the similarity between the movement locus by the GPS receiver 1 and the movement locus by the relative position detection device 7. Similarly, a line 41 indicates the similarity between the movement locus of the mobile phone by the position detection device 3 and the movement locus of the relative position detection device 7. A line 42 indicates the similarity between the movement locus by the wireless LAN position detection device 2 and the movement locus by the relative position detection device 7. A line 43 indicates the similarity between the movement locus by the infrared position detection device 4 and the movement locus by the relative position detection device 7.

線40に示すように、GPS受信装置1による移動軌跡と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度は屋外では高いが屋内では低くなっている。また、無線LAN位置検知装置2と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度、および赤外線位置検知装置4と相対位置検知装置7による移動軌跡の類似度は、屋内の限られたエリアのみが高くなっていることが分かる。   As shown by the line 40, the similarity between the movement locus by the GPS receiver 1 and the movement locus by the relative position detection device 7 is high outdoors but low indoors. Further, the similarity of the movement trajectory by the wireless LAN position detection device 2 and the relative position detection device 7 and the similarity of the movement trajectory by the infrared position detection device 4 and the relative position detection device 7 are high only in a limited indoor area. You can see that

ここで、図2に戻り、図2のステップS23において算出した各絶対位置検知装置の類似度を比較し、最も高い類似度を示した絶対位置検知装置の位置情報を現在位置での位置情報として選択する(ステップS24)。   Returning to FIG. 2, the similarities of the absolute position detection devices calculated in step S <b> 23 of FIG. 2 are compared, and the position information of the absolute position detection device showing the highest similarity is used as the position information at the current position. Select (step S24).

図4の線44は前記選択の結果である。図に示すように、最大の類似度を示している絶対位置検知装置出力がエリア毎に選択されて出力されている。すなわち、複数の絶対位置検知装置の精度を評価して、最も高精度の絶対位置検知装置の検知出力を位置検知結果として出力することができる。なお、以上の説明からも明らかなように前記「類似度」は位置検知装置検知した位置の「位置精度」と同等の意味を持っている。   Line 44 in FIG. 4 is the result of the selection. As shown in the figure, the absolute position detection device output indicating the maximum similarity is selected and output for each area. That is, the accuracy of a plurality of absolute position detection devices can be evaluated, and the detection output of the most accurate absolute position detection device can be output as the position detection result. As is clear from the above description, the “similarity” has the same meaning as the “position accuracy” of the position detected by the position detection device.

前述のように線44は、利用できる絶対位置検知装置の最も精度の高い位置情報を切り替えながら位置を取得した結果である。ところが、領域45の区間では高い位置精度を提供できる絶対位置検知装置が存在しないため、位置精度は低いままである。そこで、図2のステップS25,S26において、この区間を相対位置検知装置の出力を用いて補間することを考える。   As described above, the line 44 is a result of acquiring the position while switching the position information with the highest accuracy of the available absolute position detection device. However, since there is no absolute position detection device that can provide high position accuracy in the section of the region 45, the position accuracy remains low. Therefore, in steps S25 and S26 of FIG. 2, it is considered to interpolate this section using the output of the relative position detection device.

先ず、ステップ24で選択した絶対位置検知装置の類似度が予め設定した閾値を超えているか否かを判定する(ステップS25)。前記閾値は、利用するアプリケーションが要求する精度により異なるが、本実施形態では破線46のように指定した。閾値よりも類似度が高い場合は、絶対位置検知装置の精度が高いのでステップ27に進み、ステップS24で選択した位置情報をそのまま出力する(ステップS28)。閾値を超えていなければ精度が低下しているのでステップ26へ進む。   First, it is determined whether or not the degree of similarity of the absolute position detection device selected in step 24 exceeds a preset threshold value (step S25). Although the threshold value varies depending on the accuracy required by the application to be used, in the present embodiment, the threshold value is designated as a broken line 46. If the degree of similarity is higher than the threshold, the accuracy of the absolute position detection device is high, so the process proceeds to step 27, and the position information selected in step S24 is output as it is (step S28). If the threshold value is not exceeded, the accuracy is lowered, and the process proceeds to step 26.

ステップ26では、類似度が閾値を超えていた最後の位置を初期値として相対位置検知装置を用いて位置検知の処理を行う。すなわち、図4の閾値を超えていた最後の点49の位置を初期位置として速度および進行方向の積分処理により位置を求め、求めた位置を位置情報として出力する(ステップS26)。   In step 26, the position detection process is performed using the relative position detection device with the last position where the similarity exceeds the threshold as an initial value. That is, the position of the last point 49 that has exceeded the threshold value in FIG. 4 is determined as the initial position by the integration processing in the speed and traveling direction, and the determined position is output as position information (step S26).

図4の線47はステップ28において出力された位置情報の最終精度である。ここで破線48の区間が相対位置検知装置を用いて補間された区間である。相対位置検知装置は積分誤差のために時間の経過と共に精度は低下する。しかし領域45おける精度と比較すると精度が高く保たれていることが分かる。   A line 47 in FIG. 4 represents the final accuracy of the position information output in step 28. Here, a section indicated by a broken line 48 is a section interpolated using the relative position detection device. The accuracy of the relative position detecting device decreases with time due to an integration error. However, it can be seen that the accuracy is kept high as compared with the accuracy in the region 45.

検知した位置情報は、表示部6に表示した地図上に表示し、あるいは通信装置11を用いて遠隔の管理端末12に伝送することができる(ステップS28)。以後ステップ21からの処理を繰り返し、時々刻々変化する位置情報を高精度に収集することができる。   The detected position information can be displayed on the map displayed on the display unit 6 or transmitted to the remote management terminal 12 using the communication device 11 (step S28). Thereafter, the processing from step 21 is repeated, and position information that changes every moment can be collected with high accuracy.

図6は、絶対位置検知装置と相対位置検知装置とを切り替える際の閾値を可変とした例を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the threshold value when changing between the absolute position detection device and the relative position detection device is variable.

ここまでの例では、絶対位置検知装置と相対位置検知装置とを切り替える際の閾値(切り替え閾値)46は固定されていた。しかしながら、相対位置検知装置による位置検知出力は時間と共に劣化する。すなわち、図6(a)示されるように切り替え閾値51が固定値の場合、時点52において絶対位置検知装置の出力から相対位置検知装置へ切り替わり、その後相対位置検知装置の精度は時間と共に劣化する。このため、領域53においては、絶対位置検知装置の出力の方が相対位置検知装置の精度を上まっているにも関わらず、固定閾値51よりも低いため相対位置検知装置の出力結果を出力することになる。   In the examples so far, the threshold value (switching threshold value) 46 when switching between the absolute position detection device and the relative position detection device is fixed. However, the position detection output by the relative position detection device deteriorates with time. That is, as shown in FIG. 6A, when the switching threshold value 51 is a fixed value, the output from the absolute position detection device is switched to the relative position detection device at time 52, and then the accuracy of the relative position detection device deteriorates with time. For this reason, in the region 53, the output of the relative position detection device is output because the output of the absolute position detection device is lower than the fixed threshold 51 even though the accuracy of the relative position detection device is higher. It will be.

そこで、図6(b)に示すように、絶対位置検知装置から相対位置検知装置へ切替えた時点52以降における閾値を、時間とともに低下する閾値55とする。なお、この閾値は相対位置検知装置の精度の予測値とする。これにより、相対位置検知装置から絶対位置検知装置へ切り替わる点は時点54となり、精度が向上する事になる。   Therefore, as shown in FIG. 6B, the threshold value after time 52 when the absolute position detection device is switched to the relative position detection device is set as a threshold 55 that decreases with time. This threshold value is a predicted value of the accuracy of the relative position detection device. As a result, the point at which the relative position detection device is switched to the absolute position detection device is a time point 54, and the accuracy is improved.

図5は、位置検知装置を歩行者に携帯させた場合の例を示す図である。歩行者50は携帯端末56および相対位置検知装置55(例えば慣性航法装置)を所持している。携帯端末56には、GPS用衛星51からの電波を受信して位置を検知する機能、無線LAN52の電波を利用して位置を検知する機能、携帯電話基地局53の電波を利用して位置を検知する機能、赤外線発信器54からの信号を受信して位置を検知する機能などの絶対位置検知装置を内蔵している。携帯端末56に内蔵された絶対位置検知装置の精度を例えば腰に付けた相対位置検知装置の出力結果をもとに評価し、最も精度の高い位置情報を出力して、携帯端末56の画面に表示し、ナビゲーション等に利用することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example when the position detection device is carried by a pedestrian. The pedestrian 50 has a portable terminal 56 and a relative position detection device 55 (for example, an inertial navigation device). The portable terminal 56 has a function of detecting a position by receiving radio waves from the GPS satellite 51, a function of detecting a position by using radio waves of the wireless LAN 52, and a position by using the radio waves of the mobile phone base station 53. It incorporates an absolute position detection device such as a detection function and a function of receiving a signal from the infrared transmitter 54 and detecting a position. The accuracy of the absolute position detection device built in the portable terminal 56 is evaluated based on the output result of the relative position detection device attached to the waist, for example, and the most accurate position information is output on the screen of the portable terminal 56. It can be displayed and used for navigation.

なお、図5は歩行者に携帯させた例であるが、車あるいはロボットの移動検知に際しても適用可能である。車輪で動くロボットの場合、慣性航法装置55は移動距離を加速度ではなく車輪の回転数などで求める手法も利用できる。   Although FIG. 5 shows an example in which a pedestrian is carried, the present invention can also be applied when detecting the movement of a car or a robot. In the case of a robot that moves on wheels, the inertial navigation device 55 can also use a method for obtaining a moving distance not by acceleration but by the number of rotations of the wheel.

また、衛星測位装置の一例としてGPSを例にあげて説明したが、GPS以外にGLONASSやGalileoなどの衛星測位装置を併用する場合にも適用することができる。GLONASSやGalileoはGPS衛星とは異なった軌道を移動している。従って、同じ場所でも、時刻によりそれぞれの衛星測位装置の精度が異なっている。マルチパスの少ない環境ではDOP(Dilution of Precision)などの衛星配置情報を利用して精度の比較ができるが、市街地ではマルチパスが多くなるためにDOPによる精度評価の信頼性が低下してくる。このような場合においても、本発明によれば、各衛星測位装置の精度を評価し最も精度の高い衛星測位システムで検知した位置情報を選択することができる。   In addition, although GPS has been described as an example of the satellite positioning device, the present invention can also be applied to a case where a satellite positioning device such as GLONASS or Galileo is used in addition to GPS. GLONASS and Galileo move in different orbits than GPS satellites. Therefore, the accuracy of each satellite positioning device varies depending on the time even at the same place. In an environment with few multipaths, the accuracy can be compared using satellite arrangement information such as DOP (Dilution of Precision). However, since the number of multipaths increases in an urban area, the reliability of accuracy evaluation by DOP decreases. Even in such a case, according to the present invention, it is possible to evaluate the accuracy of each satellite positioning device and select position information detected by the most accurate satellite positioning system.

また、本実施形態においては、移動軌跡の類似性を精度の評価尺度にした。しかしこの尺度以外にも、時系列に変化する進行方向データの類似性や、移動速度変化の類似性を用いて評価することも可能である。   Further, in this embodiment, the similarity of movement trajectories is used as an accuracy evaluation scale. However, in addition to this scale, it is also possible to evaluate using the similarity of the traveling direction data changing in time series and the similarity of the moving speed change.

以上説明したように、本実施形態によれば、従来精度評価を行うことが困難であった絶対位置検知装置間の精度評価を、相対位置検知装置の出力軌跡との相似性を判断基準として行うことができる。このため最も精度の高い絶対位置検知装置により求めた位置検知結果を位置検知出力として出力することができる。また、利用可能な全ての絶対位置検知装置の精度が劣化していると判断された場合には、相似性が低くなる前に検知した場所を初期位置とした相対位置検知装置の検知出力を選択することにより、絶対位置検知装置で位置を検知できなかった区間を補完して高精度に位置を検知することができる。   As described above, according to the present embodiment, the accuracy evaluation between the absolute position detection devices, which has conventionally been difficult to perform the accuracy evaluation, is performed using the similarity with the output trajectory of the relative position detection device as a determination criterion. be able to. For this reason, the position detection result calculated | required by the most accurate absolute position detection apparatus can be output as a position detection output. If it is determined that the accuracy of all available absolute position detection devices has deteriorated, select the detection output of the relative position detection device with the detected position as the initial position before the similarity decreases. By doing this, it is possible to detect the position with high accuracy by complementing the section in which the absolute position detection device could not detect the position.

本実施形態にかかる位置検知装置を説明する図である。It is a figure explaining the position detection apparatus concerning this embodiment. 類似度算出部の処理および位置出力切り替え部の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of a similarity calculation part, and the process of a position output switching part. GPSによる位置検知結果と慣性航法装置による位置検知結果を示す図である。It is a figure which shows the position detection result by GPS, and the position detection result by an inertial navigation apparatus. 移動軌跡の類似度を説明する図である。It is a figure explaining the similarity of a movement locus | trajectory. 位置検知装置を歩行者に携帯させた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of making a pedestrian carry a position detection apparatus. 絶対位置検知装置と相対位置検知装置とを切り替える際の閾値を可変とした例を説明する図である。It is a figure explaining the example which made the threshold value at the time of switching an absolute position detection apparatus and a relative position detection apparatus variable.

符号の説明Explanation of symbols

1 GPS受信装置
2 無線LAN位置検知装置
3 携帯電話基地局による位置検知装置
4 赤外線位置検知装置
5 慣性航法装置
6 表示部
7 相対位置検知装置
8 絶対位置検知装置
9 切り替え信号生成部
14 類似度算出部
15 位置出力切り替え部
10,11 通信装置
12 パソコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 GPS receiver 2 Wireless LAN position detection apparatus 3 Position detection apparatus by mobile phone base station 4 Infrared position detection apparatus 5 Inertial navigation apparatus 6 Display part 7 Relative position detection apparatus 8 Absolute position detection apparatus 9 Switching signal generation part 14 Similarity calculation Unit 15 Position output switching unit 10, 11 Communication device 12 Personal computer

Claims (2)

それぞれ既知の位置から放射される複数の信号を受信して自己の絶対位置を検知する複数種の絶対位置検知装置と、
所定期間内における自己の移動量を自己の相対位置の変化として検知する相対位置検知装置と、
前記所定期間内における相対位置の変化の軌跡と前記所定期間内における前記絶対位置検知装置が検知した絶対位置の変化との類似度を、前記各種の絶対位置検知装置毎に計算する類似度算出部と、
前記複数種の絶対位置検知装置のうち、最大の類似度を有する絶対位置検知装置の出力を選択して出力する出力切り替え部を備え、
前記類似度算出部が計算した類似度が予め設定した閾値以下となったとき、前記類似度が閾値以下となる直前の絶対位置検知装置の検知出力を初期値とした前記相対位置検知装置の出力を位置検知装置の検知出力とするとともに、前記閾値を時間経過とともに低下させることを特徴とする位置検知装置。
A plurality of types of absolute position detection devices that receive a plurality of signals radiated from known positions and detect their absolute positions;
A relative position detection device for detecting the amount of movement of the self within a predetermined period as a change in the relative position of the self;
A similarity calculation unit that calculates the similarity between the locus of the change in the relative position within the predetermined period and the change in the absolute position detected by the absolute position detection apparatus within the predetermined period for each of the various absolute position detection apparatuses. When,
Wherein among the plurality of kinds of absolute position sensing device, e Bei an output switching unit for selecting and outputting the output of the absolute position detecting apparatus having the greatest similarity,
When the similarity calculated by the similarity calculation unit is equal to or less than a preset threshold, the output of the relative position detection device with the detection output of the absolute position detection device immediately before the similarity is equal to or less than the threshold as an initial value Is a detection output of the position detection device, and the threshold value is decreased with time .
それぞれ既知の位置から放射される複数の信号を受信して自己の絶対位置の変化を軌跡として検知する複数種の絶対位置検知装置と、所定期間内における自己の相対位置の変化を軌跡として検知する相対位置検知装置とを備え、
前記所定期間内における相対位置の変化の軌跡と前記絶対位置検知装置が検知した絶対位置の軌跡との類似度を、絶対位置検知装置の種類毎に計算し、最大の類似度を有する絶対位置検知装置の出力を選択して出力し、
前記類似度が予め設定した閾値以下となったとき、前記類似度が閾値以下となる直前の絶対位置検知装置の検知出力を初期値とした前記相対位置検知装置の出力を検知出力として出力するとともに、前記閾値を時間経過とともに低下させることを特徴とする位置検知方法。
A plurality of types of absolute position detection devices that receive a plurality of signals radiated from known positions and detect changes in their own absolute positions as trajectories, and detect changes in their relative positions within a predetermined period as trajectories A relative position detection device,
The absolute position detection having the maximum similarity by calculating the similarity between the locus of the change of the relative position within the predetermined period and the locus of the absolute position detected by the absolute position detection device for each type of the absolute position detection device. Select the output of the device and output it,
When the similarity is less than or equal to a preset threshold, the output of the relative position detection device with the detection output of the absolute position detection device immediately before the similarity becomes less than or equal to the threshold as an initial value is output as a detection output. The position detection method is characterized in that the threshold value is lowered over time .
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